BR112019026838A2

BR112019026838A2 - método de secagem e desgaseificação de pélete

Info

Publication number: BR112019026838A2
Application number: BR112019026838-3A
Authority: BR
Inventors: Giulia Mei; Juergen Mohrbutter; Dieter Littmann; Christoph Wolf; Andre-Armand Finette; Michael Deuerling; Giuseppe Penzo
Original assignee: Basell Polyolefine Gmbh
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2020-06-30
Also published as: KR102134561B1; BR112019026838B1; EP3442763B1; WO2019002100A1; RU2720314C1; EP3442763A1; KR20200010562A; US20210148633A1; CN110769993B; US11549749B2; CN110769993A

Abstract

Trata-se de método para a preparação de péletes de polímero seco em uma instalação que tem um secador com uma primeira câmara e um agitador mecânico, e em que a instalação tem ainda um armazém de desgaseificação com uma segunda câmara, o método compreende guiar um fluxo de gás de secagem que compreende uma primeira mistura de gases para secar péletes de polímero molhado na primeira câmara, transferir os péletes de polímero seco para a segunda câmara, guiar uma segunda mistura de gases para desgaseificar os péletes de polímero seco na segunda câmara, transformando, assim, a segunda mistura de gases em uma terceira mistura de gases e guiar uma porção da terceira mistura de gases na primeira câmara; e processo para fabricar péletes LDPE com uso do método acima mencionado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE SECAGEM E DESGASEIFICAÇÃO DE PÉLETE". Campo da Invenção A presente invenção fornece um método para secagem e desgaseificação de péletes de polímero e um processo para fabricar péletes LDPE com uso do dito método.

Antecedentes da Invenção Polímeros são formados por uma reação de polimerização, na qual frequentemente fluidos de monômeros são reagidos em condições de alta pressão.

Vários métodos podem ser usados para obter péletes de polímero dos mesmos.

Os ditos péletes de polímero devem ser secos.

Processos para fornecer péletes e métodos de secagem para os ditos péletes são bem conhecidos na técnica.

O documento número US 9,126,353 B2 se refere a um método para fabricar resinas de poliolefina peletizada para artigos alimentícios.

Os péletes são aquecidos e purgados de materiais voláteis.

O documento número US 4,820,463 A revela um processo para desgaseificar e peletizar partículas de poliolefina produzidas por uma polimerização de fase de gás.

As partículas de poliolefina são enviadas para uma desgaseificação primária, de preferência, na saída de um reator for polimerização catalítica na fase de gás.

Então, as partículas de poliolefina são submetidas a uma etapa de desgaseificação secundária que compreende agitação das partículas por um agitador mecânico.

O documento número US 5,911,928 A revela um método para produzir grânulos de resinas de poliolefina, que compreende a extrusão usando-se uma extrusora de amassar de parafuso duplo homodirecional (cogiratória) e uma resina de poliolefina de um bocal de matriz.

O documento número WO 01/070473 A1 revela um método poliolefinas termoplásticas, em que o polímero em pó preparado no reator de polimerização é fundido e homogenizado em uma extrusora, então, forçado através de uma matriz de extrusão e granulado.

O documento número US 8,359,765 B2 se refere a um método para remoção de água e secagem de uma mistura produzida a partir de granulado plástico e água.

O documento número US 4,030,205 A se refere a um sistema para secar materiais particulados que tendem a fundir-se ou a aglomerar-se enquanto são aquecidos e inclui as etapas de direcionar para a porção inferior de uma tremonha de distribuição cheia de partículas do material um fluxo de ar quente seco a uma temperatura superior à faixa de temperatura em que as partículas são instáveis e tendem a agarrar-se umas às outras, permitindo que o fluxo de ar passe para cima através das partículas na tremonha e transferir seu calor para as partículas e formar um gradiente de temperatura no corpo de partículas na tremonha que é superior à faixa crítica de temperatura do material na porção inferior da tremonha e que faz com que as partículas passem através da faixa crítica de temperatura à medida que as partículas são distribuídas para baixo a partir da tremonha.

O documento número US 2012/0077951 A1 revela um método para aumentar o peso molecular de um granulado de poliéster em que grânulos de poliéster, após terem passado por uma centrífuga de agitação, são submetidos a uma secagem térmica e pós-tratamento por um fornecimento de um fluxo de gás.

Alguns dos métodos acima também usam ar como um agente secante, em que umidade é removida por um fluxo de ar.

Esses resultados em um fluxo de ar contaminado que incorpora hidrocarbonetos que podem ser nocivos ao ambiente e, dessa forma, precisa ser propriamente disposto.

Há uma necessidade de fornecer um método que apresente uma maior eficiência de secagem e, ao mesmo tempo, uma menor produção de resíduos.

Um outro objeto é reduzir os custos e garantir um elevado nível de segurança.

Sumário da Invenção A presente invenção fornece um método para a preparação de péletes de polímero seco em uma instalação.

A instalação tem um secador com uma primeira câmara que compreende uma extremidade superior e uma inferior que compreendem uma primeira entrada de polímero, uma primeira saída de polímero acima da entrada de polímero, uma primeira entrada de gás na extremidade superior uma primeira saída de gás a abaixo da primeira entrada de gás e um agitador mecânico.

Adicionalmente, a instalação tem um armazém de desgaseificação com uma segunda câmara que compreende uma segunda entrada de polímero, uma segunda saída de polímero, uma segunda entrada de gás e uma segunda saída de gás.

O dito método compreende as seguintes etapas: i) guiar um fluxo de gás de secagem de uma primeira mistura de gases através da primeira entrada de gás na primeira câmara, ii) inserir péletes de polímero molhado através da primeira entrada de polímero na dita primeira câmara, iii) secar os péletes de polímero molhado em uma contracorrente fornecida pelo dito fluxo de gás de secagem e usando- se o agitador mecânico, iv) transferir os péletes de polímero seco através da primeira saída de polímero e da segunda entrada de polímero na segunda câmara, v) guiar uma segunda mistura de gases através da segunda entrada de gás na segunda câmara, vi) desgaseificar os péletes de polímero seco com uso do segundo fluxo de gás e transformar, assim, a segunda mistura de gases em uma terceira mistura de gases que compreende hidrocarbonetos, e vii) guiar uma porção da terceira mistura de gases para a primeira câmara.

Em algumas modalidades, os péletes de polímero molhado inseridos na primeira câmara na etapa ii) têm uma temperatura de a partir de 20 °C a 80 °C e a segunda mistura de gase s guiada na segunda câmara na etapa v) tem uma temperatura de a partir de 20 °C a 80 °C.

Em algumas modalidades, péletes de polímero seco que têm um teor reduzido de hidrocarboneto são extraídos da segunda câmara através da segunda saída de polímero e os péletes de polímero seco extraídos através da segunda saída de polímero têm uma temperatura que é de 0,1 °C a 20 °C maior que a temperatura da segunda mistura de gases guiada para a segunda câmara.

Em um primeiro grupo de modalidades, a porção da terceira mistura de gases forma a primeira mistura de gases e é guiada através da primeira entrada de gás para a primeira câmara.

Em um segundo grupo de modalidades, a porção da terceira mistura de gases não forma a primeira mistura de gases, mas é adicionada ao fluxo de gás de secagem da primeira mistura de gases e é guiada através do primeiro gás para a primeira câmara.

Em um terceiro grupo de modalidades, a primeira câmara compreende uma terceira entrada de gás afastada da primeira entrada de gás e a porção da terceira mistura de gases é guiada através da dita terceira entrada de gás para a primeira câmara.

Preferencialmente a terceira mistura de gases compreende mais hidrocarbonetos que a segunda mistura de gases, em que os hidrocarbonetos contêm unidades monoméricas residuais dos péletes de polímero.

Em algumas modalidades, os péletes de polímero são péletes de poliolefina.

Em algumas modalidades, o polímero dos péletes de polímero é um polietileno de baixa densidade.

Em algumas modalidades, a unidade de secagem compreende uma primeira unidade de separação que tem uma peneira de separação, em que aglomerados e/ou partículas maiores são removidos com uso da peneira de separação antes da inserção dos péletes de polímero molhado na primeira câmara.

Em algumas dessas modalidades, a dita primeira unidade de separação é colocada adjacente à primeira câmara que está pelo menos parcialmente na mesma altura que a primeira saída de gás ou que a primeira saída de polímero.

O gás de secagem se torna molhado durante o processo de secagem.

Em algumas modalidades, a mistura de gases molhado resultante é guiado para através da primeira saída de gás para uma segunda unidade de separação e através da segunda unidade de separação para pelo menos um ventilador de sucção, em que a segunda unidade de separação é um separador de ciclone, em que o dito separador de ciclone remove péletes de polímero restantes, outras partículas ou gotículas de fluido condensado, em que o pelo menos um ventilador de sucção suga o gás molhado a partir da primeira câmara e de qualquer modo a segunda unidade de separação.

Em algumas modalidades, o primeiro e/ou terceiro fluxo de gás é aquecido antes de ser guiado na primeira câmara com uso de uma unidade de aquecimento.

Em algumas dessas modalidades, a dita unidade de aquecimento é um aquecedor operado a vapor.

Em algumas modalidades, a primeira entrada de polímero está disposta abaixo da primeira saída de gás que está disposta abaixo a primeira saída de polímero que está disposta abaixo da primeira entrada de gás.

Em algumas modalidades, os péletes molhados são transportados pela água de processo de um cortador de pélete subaquático a ser inserido na primeira câmara de acordo com a etapa ii). Em algumas modalidades, o secador é um secador de rotação, em que umidade é removida por uma força centrifuga bem como o fluxo de gás de secagem.

Em algumas modalidades, a primeira, segunda e terceira misturas de gás predominantemente contêm nitrogênio e/ou oxigênio.

Em algumas modalidades, a primeira entrada de gás está disposta centralmente na extremidade superior de modo que o fluxo de gás de secagem seja direcionado em direção à extremidade de fundo oposta.

A presente invenção também fornece um processo para fabricar péletes LDPE em uma usina industrial, sendo que a usina industrial compreende um reator para reações de polimerizações, uma extrusora e a instalação conforme descrito acima.

Dessa forma, a dita instalação também tem um secador com uma primeira câmara que compreende uma extremidade superior e uma inferior que compreendem uma primeira entrada de polímero, uma primeira saída de polímero acima da entrada de polímero, uma primeira entrada de gás na extremidade superior uma primeira saída de gás a abaixo da primeira entrada de gás e um agitador mecânico.

Adicionalmente, a instalação também tem um armazém de desgaseificação com uma segunda câmara que compreende uma segunda entrada de polímero, uma segunda saída de polímero, uma segunda entrada de gás e uma segunda saída de gás.

O dito processo compreende as etapas de a) polimerizar etileno no reator a uma temperatura de 140 a 320 °C e uma pressão de 1.400 a 3.200 bar, b) separar polímero e etileno e reciclar etileno não reagido,

c) extrusar o polímero para obter um LDPE homogeneizado fundido, d) peletizar o LDPE fundido para obter péletes molhados LDPE com uso de um cortador de péletes subaquático, e e) secar e desgaseificar os ditos péletes molhados LDPE com uso de um método de acordo com uma ou várias dentre as modalidades de métodos de secagem acima identificadas.

Breve Descrição das Figuras Nas Figuras: A Figura 1: mostra uma vista esquemática de uma modalidade do secador de pélete; A Figura 2: mostra uma vista esquemática de uma primeira modalidade da secagem método para péletes; A Figura 3: mostra uma vista esquemática de uma segunda modalidade da secagem método para péletes; A Figura 4: mostra uma vista esquemática de um processo para fabricar péletes LDPE; A Figura 5: mostra uma vista esquemática de uma modalidade do agitador mecânico do secador de pélete.

Descrição Detalhada da Invenção É conhecido na técnica preparar péletes com uso de uma extrusora e cortar os cordões de extrusão em péletes em um cortador de pélete subaquático.

Os péletes resultantes são molhados.

A água associada aos ditos péletes é removida em um secador e para a preparação de péletes de polímero seco é conhecido na técnica fornecer um sistema de secagem e um sistema de desgaseificação.

Com a presente invenção, foi constatado que a quantidade de gás contaminado é disposta, como ar contaminado, pode ser reduzido se gás do armazém de desgaseificação é usado novamente para o processo de secagem como deve ser descrito mais adiante nesse documento.

A presente invenção se refere ao método para a preparação de péletes de polímero seco em uma instalação, em que a instalação tem um secador com uma primeira câmara que compreende uma extremidade superior e uma inferior que compreende uma primeira entrada de polímero, uma primeira saída de polímero acima da entrada de polímero, uma primeira entrada de gás na extremidade superior, uma primeira saída de gás abaixo da primeira entrada de gás e um agitador mecânico, sendo que a instalação tem ainda um armazém de desgaseificação com uma segunda câmara que compreende uma segunda entrada de polímero, uma segunda saída de polímero, uma segunda entrada de gás e uma segunda saída de gás, sendo que o método compreende as seguintes etapas i) guiar um fluxo de gás de secagem que compreende uma primeira mistura de gases através da primeira entrada de gás na primeira câmara, em particular para baixo, o que resulta em um fluxo helicoidal, ii) inserir péletes de polímero molhado, de preferência péletes vindos de um cortador de pélete subaquático, através da primeira entrada de polímero para a primeira câmara, de preferência, em que os péletes são movidos para cima com uso de lâminas de elevação do agitador mecânico, iii) secar os péletes de polímero molhado em uma contracorrente fornecida pelo fluxo de gás de secagem e usando-se o agitador mecânico, em particular por uma força centrifuga causada pelo agitador mecânico, iv) transferir os péletes de polímero seco através da primeira saída de polímero e da segunda entrada de polímero para a segunda câmara, em particular com uso de um cano que conecta a primeira e a segunda câmara,

v) guiar uma segunda mistura de gases através da segunda entrada de gás para a segunda câmara, em particular gás fornecido por uma linha de fornecimento de uma fonte externa, vi) desgaseificar os péletes de polímero seco com uso do segundo fluxo de gás e transformar, assim, a segunda mistura de gases em uma terceira mistura de gases que compreende hidrocarbonetos, vii) guiar uma porção da terceira mistura de gases para a primeira câmara, em particular de acordo com etapa i) e/ou em que a porção da terceira mistura de gases é a primeira mistura de gases.

O processo de secagem de acordo com a presente invenção depende da secagem de péletes em um fluxo de contracorrente do dito gás reutilizado em combinação com remoção de líquido com uso de forças centrífugas causadas pelo agitador mecânico.

Além disso, parte do calor do armazém de desgaseificação pode ser usado na primeira câmara do secador, reduzindo os custos de energia.

Foi também surpreendentemente constatado que, embora os hidrocarbonetos do armazém de desgaseificação sejam introduzidos no gás de secagem para o secador, isso não afeta negativamente a segurança ou a eficiência da secagem.

Deve-se entender que o uso de "e/ou" é definido de maneira inclusiva, de modo que o termo "a e/ou b" deve ser lido para incluir os conjuntos: "a e b", "a ou b", "a", "b". Preferencialmente, "e", na maioria dos casos, "a e/ou b" se refere a duas entidades „a" e „b", em que pelo menos uma das ditas entidades está presente na modalidade descrita.

Deve ser entendido que um pélete é uma partícula que pode ter qualquer formato ou tamanho.

No entanto, de preferência, é uma partícula que tem um corpo arredondado, esférico ou cilíndrico.

Preferencialmente, o tamanho de um pélete está na faixa de 0,05 mm a 25 mm, em particular 0,1 mm a 10 mm, de preferência 0,5 mm a 4 mm.

Deve ser entendido que o termo „seco" ou „secagem" se refere à remoção de um diluente, que pode ser qualquer líquido, como um hidrocarboneto líquido ou água.

Preferencialmente, o líquido é água, em particular água de um cortador de pélete subaquático.

O termo molhado se refere à presença de quantidades significantes de líquido.

Dessa forma, péletes molhados são contaminados com mais péletes líquidos que secos.

Ao remover essa umidade, os péletes são secos.

Deve ser entendido que o termo "desgaseificação" ou "desgaseificado" se refere a remoção de monômeros não-reagidos e outros compostos hidrocarbonetos a partir de polímero particulado.

Os produtos poliméricos obtidos por uma polimerização, por exemplo, sob a forma de péletes de polímeros, podem conter monômeros e outros compostos de hidrocarbonetos não-reagidos (por exemplo, o principal monômero, como etileno, comonômero (ou comonômeros), oligômeros, solventes, aditivos de polimerização como reguladores de peso molecular, impurezas presentes em qualquer dos materiais usados na polimerização, materiais usados para lubrificar as partes móveis dos reatores, etc.) e essas substâncias devem ser removidas do produto polimérico, uma vez que a falha em fazer o mesmo pode levar a que os níveis de hidrocarbonetos subam para níveis explosivos em equipamentos a jusante, ou a que as restrições ambientais sejam excedidas, ou a que a qualidade do produto, como odores, seja inaceitável.

Uma prática comum para a desgaseificação é o contato do polímero de partículas com um fluxo de um gás inerte, geralmente em contracorrente.

Deve ser entendido que o termo mistura de gases se refere a uma mistura de diferentes gases, por exemplo, nitrogênio e um gás hidrocarboneto.

Preferencialmente, cada mistura de gases a seguir descrita contém ar.

Também pode conter gases adicionais, como um gás hidrocarboneto, de preferência, etileno.

Deve ser entendido que um cortador de pélete subaquático é um dispositivo de corte que corta fios de polímeros debaixo de água em péletes.

Compreende uma câmara de corte de péletes subaquáticos e faz parte de uma peletizadora subaquática.

A água usada no cortador é chamada de água de processo.

A dita água de processo transporta os péletes e também garante o resfriamento dos péletes, logo que tenham sido cortados.

Preferencialmente, os péletes molhados são transportados pela água de processo de um cortador de pélete subaquático a ser inserido na primeira câmara de acordo com a etapa ii). Deve ser entendido que "para cima", "para baixo", "inferior", "superior", "abaixo", "acima" e similares indicam uma direção alinhada com a direção da força de gravidade se a instalação estiver corretamente instalada em condições operacionais, por exemplo, em uma instalação industrial. "Acima" e "abaixo" indicam uma diferença de altura, ou seja, acima significa mais acima e abaixo significa mais abaixo.

Isso não indica que esses elementos devem estar sobrepostos uns sobre os outros, por exemplo, de maneira sobreposta.

Isso significa que uma entrada de polímero pode ser colocada por baixo de uma saída de polímero, em que a entrada e a saída de polímero são colocadas em paredes opostas de uma câmara, desde que a entrada de polímero esteja colocada a uma altura inferior.

A altura também é medida ao longo da direção da força da gravidade se a instalação estiver corretamente posicionada em uma condição operacional.

No primeiro grupo de modalidades, a porção da terceira mistura de gases forma a primeira mistura de gases e é guiada através da primeira entrada de gás para a primeira câmara.

Foi constatado que, nesse caso, não é necessário ar externo e que a terceira mistura de gases que sai do armazém de desgaseificação fornece ar de secagem suficiente para o secador.

Nesse caso, normalmente nem todo o gás que sai do armazém de desgaseificação é usado para o secador.

Parte da terceira mistura de gases é descartada.

No entanto, uma parte da terceira mistura de gases é usada como gás de secagem e forma a primeira mistura de gases, ou seja, não é adicionada qualquer outra mistura de gases à porção da terceira mistura de gases acima mencionada para formar a primeira mistura de gases.

Essa modalidade foi considerada particularmente preferida devido a quantidade de gás residual ser mais reduzida e ainda assim um processo de secagem altamente eficiente é alcançado.

Surpreendentemente, foi constatado que o gás de escape obtido do processo de desgaseificação (porção da terceira mistura de gases) é totalmente suficiente para abastecer o processo de secagem com um gás de secagem.

No segundo grupo de modalidades, a porção da terceira mistura de gases não forma a primeira mistura de gases, mas é adicionada ao fluxo de gás de secagem da primeira mistura de gases e é guiada através do primeiro gás para a primeira câmara.

Nesse caso, a porção da terceira mistura de gases não forma, por si só, a primeira mistura de gases, mas é adicionada ao fluxo de gás de secagem, formando assim uma porção da primeira mistura de gases.

Foi constatado que se pode obter uma confiabilidade ligeiramente superior de um primeiro fluxo de gás contínuo se o gás não for apenas ramificado do armazém de desgaseificação, mas também se for adicionado outro gás.

No terceiro grupo de modalidades, a primeira câmara compreende uma terceira entrada de gás afastada da primeira entrada de gás e a porção da terceira mistura de gases é guiada através da dita terceira entrada de gás para a primeira câmara.

Isso pode ser benéfico, uma vez que a regulação da quantidade da primeira e da terceira mistura de gases é facilitada.

Deve ser entendido que o primeiro, segundo e terceiro grupos de modalidades, em especial o primeiro grupo de modalidades,

podem ser combinados com quaisquer modalidades discutidas a seguir.

Preferencialmente a terceira mistura de gases compreende mais hidrocarbonetos que a segunda mistura de gases, em que os hidrocarbonetos contêm unidades monoméricas residuais do polímero que formam dos péletes de polímero.

A segunda mistura de gases é, em algumas modalidades, apenas ar, em especial ar fornecido por uma fonte externa.

Quando essa segunda mistura de gases entra na segunda câmara, a composição muda para uma terceira mistura de gases.

Preferencialmente, a diferença de composição entre a segunda e a terceira mistura de gases pode ser atribuída a unidades monoméricas residuais do dito polímero e/ou outros hidrocarbonetos gasosos que foram adicionados à segunda mistura durante o processo de desgaseificação.

Em algumas modalidades, o polímero dos péletes de polímero é constituído por copolímeros de polietileno ou etileno e acetato de vinilo, de preferência, polietileno.

Foi constatado que o processo de secagem acima descrito funciona particularmente bem no caso do polietileno de baixa densidade.

O polietileno de baixa densidade é frequentemente abreviado como LDPE nessa invenção.

Foi constatado que a remoção de aglomerados e/ou partículas maiores aumenta a velocidade do processo de secagem e evita o bloqueio mecânico.

Em algumas dessas modalidades, essa primeira unidade de separação é colocada adjacente à primeira câmara que está pelo menos parcialmente na mesma altura que a primeira saída de gás ou que a primeira saída de polímero.

Foi constatado que a introdução de péletes de polímero na primeira câmara é facilitada.

O gás de secagem se torna molhado durante o processo de secagem.

A unidade de separação protege o ventilador de sucção dos ditos péletes de polímero restantes, outras partículas ou gotículas de fluido condensado.

Além disso, evita-se que essas partículas sejam transferidas para uma unidade de tratamento de gases residuais, de preferência, um oxidador térmico regenerativo.

Em algumas modalidades que compõem a segunda unidade de separação acima mencionada, o separador de ciclone está equipado com uma ligação de água para fins de limpeza, na qual a água é introduzida através de um orifício de restrição do separador de ciclone.

Preferencialmente, o orifício de restrição tem um diâmetro menor do que o diâmetro interno do cano da linha de alimentação.

Isso limita a alimentação de água que evita danos ao ciclone.

Essa solução foi considerada mais segura do que a regulação da alimentação pelas quantidades de água transferidas dentro do cano da linha de alimentação.

Para uma segurança adicional a níveis elevados de água, é fechada automaticamente uma válvula de alimentação.

Essa combinação resultou em uma construção de separador de ciclone particularmente confiável.

Um agitador mecânico de acordo com a presente invenção pode, em algumas modalidades, ser um rotor seccional com um projeto modular ou um rotor de uma peça com uma haste de rotor sólido.

O aquecimento do primeiro e/ou terceiro fluxo de gás garante uma secagem altamente eficiente.

Em algumas dessas modalidades, essa unidade de aquecimento é um aquecedor operado a vapor ou um aquecedor operado a água.

Particularmente, um aquecedor de baixa pressão operado a vapor é preferido.

Foi surpreendentemente constatado que esses aquecedores podem ser usados para garantir um alto grau de segurança ao aquecer a parte da terceira mistura de gases, em particular uma terceira mistura de gases que contém oxigênio e hidrocarbonetos como o etileno.

Quando uma mistura de hidrocarbonetos e oxigênio é aquecida demais, há um perigo inerente de explosão.

Se o cano de aquecimento estiver muito frio, não há perigo de explosão; no entanto, a eficiência de secagem na primeira câmara não é suficientemente elevada.

Dessa forma, a temperatura deve ser selecionada cuidadosamente.

Foi constatado que, com aquecedores a vapor de baixa pressão, uma temperatura adequada é alcançada com um alto grau de segurança.

Foi constatado que essa disposição é particularmente benéfica.

Os péletes são introduzidos a partir das entradas e saídas discutidas.

Os péletes têm um alto grau de umidade e o secador tem menos umidade em regiões mais altas.

Em algumas modalidades, a primeira saída de polímero está disposta a uma distância acima da primeira saída de gás de modo que a primeira entrada de gás e a primeira saída de polímero estejam mais distantes do que a dita distância.

Foi constatado que essa disposição, por um lado, impede efetivamente a formação de gás molhado que acompanha os aglomerados de polímeros quando saem através da primeira saída de polímeros e, por outro lado, o ar molhado pode ser removido através da primeira saída de gás sem que muitos aglomerados de polímeros sejam removidos com o gás molhado, em especial o ar molhado.

Em algumas modalidades, o secador é um secador de rotação, em que umidade é removida por uma força centrifuga bem como o fluxo de gás de secagem.

Foi constatado que o método é particularmente eficaz em combinação com tal secador.

Preferencialmente, a secagem consiste em um agitador mecânico com lâminas de elevação de rotor, que são projetadas e configuradas para elevar os péletes para cima, de preferência, em um movimento helicoidal.

O excesso de umidade é amplamente removido por forças centrífugas.

Preferencialmente, é fornecida uma tela que impede que os péletes sejam removidos com o líquido, em particular uma tela que é uma peneira, de preferência, uma peneira de metal.

O armazém de desgaseificação está em uma modalidade carregada continuamente com péletes.

No entanto, foi constatado que, mesmo que os péletes sejam inseridos de forma descontínua, o método acima descrito pode ser executado.

Dessa forma, em outra modalidade, o armazém de desgaseificação é carregado descontinuamente com péletes.

Preferencialmente, o ar de desgaseificação, isto é, a segunda mistura de gases, é inserido continuamente no armazém de desgaseificação em ambas as modalidades acima descritas.

Em uma modalidade preferencial da presente invenção, a segunda mistura de gases guiada para a segunda câmara na etapa v) é levada a uma temperatura de 20 °C a 80 °C, prefer encialmente de 30°C a 70 °C, e mais preferencialmente de 40 °C a 6 0 °C antes de ser inserida na segunda câmara, e os péletes de polímero molhado inseridos na primeira câmara na etapa ii) têm uma temperatura de 20°C a 80 °C, preferencialmente de 30 °C a 70ºC, e mais preferencialmente de 40 °C a 60 °C.

Preferencialmente, os péletes de polímero seco que têm teor reduzido de hidrocarbonetos são extraídos da segunda câmara através da segunda saída de polímero, em que os péletes de polímero extraídos têm uma temperatura entre 0,1 °C e 20 °C, preferenc ialmente entre 0,5°C e 15 °C, e mais preferencialmente entre 1 °C e 10 °C superior à temperatura da segunda mistura de gases conduzida para a segunda câmara.

Em algumas modalidades do armazém de desgaseificação, a segunda entrada de polímero está acima da segunda saída de polímero e uma segunda entrada de gás está disposta abaixo da segunda saída de gás.

Preferencialmente, há múltiplas segundas entradas de gás dispostas abaixo de uma única segunda saída de gás.

Em uma modalidade particularmente preferida, uma segunda saída de gás é disposta no topo do armazém de desgaseificação, uma segunda saída de polímero é disposta abaixo da segunda saída de gás e, no fundo, uma segunda saída de polímero é disposta abaixo de múltiplas segundas entradas de gás.

É particularmente preferencial se a primeira, segunda e terceira misturas de gases contiverem predominantemente ar.

Podem estar presentes gases adicionais, em particular na primeira e/ou terceira mistura de gases, como os hidrocarbonetos provenientes do processo de desgaseificação.

Foi constatado que o ar é um agente secante barato, seguro e eficaz para o método de acordo com a presente invenção, apesar do perigo de uma reação entre oxigênio e hidrocarbonetos.

O método da presente invenção é preferencialmente executado na preparação de péletes de poliolefina seca.

As poliolefinas preferenciais são obtidas por homopolimerização ou copolimerização de 1-olefinas, isto é, hidrocarbonetos com ligações duplas terminais.

É dada preferência aos compostos olefínicos não polares.

As 1-olefinas particularmente preferenciais são alcenos C2C12-1- lineares ou ramificadas, em particular, alcenos C2-C10-1- lineares como etileno, propileno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-hepteno, 1-octeno, 1- deceno ou alcenos C2-C10-1-ramificados como 4-metil-1-penteno, dienos conjugados e não conjugados, como 1,3-butadieno, 1,4-hexadieno ou 1,7-octadieno.

Também é possível polimerizar misturas de várias 1-olefinas.

As olefinas adequadas também incluem aquelas nas quais a ligação dupla é parte de uma estrutura cíclica que pode ter um ou mais sistemas de anel.

Os exemplos são ciclopenteno, norborneno, tetraciclododeceno ou metilnorborneno ou dienos, como 5-etilideno-2-norborneno, norbornadieno ou etilnorbornadieno.

Também é possível polimerizar as misturas de duas ou mais olefinas.

Polímeros preferenciais para o método da presente invenção são polietilenos que têm um teor de etileno de 50 a 100% em peso, mais preferencialmente de 80 a 100% em peso e, em particular, de 98 a 100% em peso.

Consequentemente, o teor de outras olefinas nos polietilenos é preferencialmente de 0 a 50% em peso, mais preferencialmente de 0 a 20% em peso e, em particular, de 0 a 2% em peso.

A densidade preferencial de polietileno para o método da presente invenção é de 0,90 g/cm³ a 0,97 g/cm³. Preferencialmente, a densidade está na faixa de 0,90 a 0,95 g/cm3 e especialmente na faixa de 0,91 a 0,94 g/cm3. A densidade deve ser entendida como a densidade determinada de acordo com DIN EN ISO 1183-1:2004, Método A (Imersão) com placas moldadas por compressão de 2 mm de espessura que foram compactadas a 180 °C, 20 MPa du rante 8 minutos com cristalização subsequente em água em ebulição durante 30 minutos.

Foi constatado que essa disposição fornece uma contracorrente forte de gás de secagem para péletes de polímero que se movem para cima dentro da câmara de secagem.

Apontar para baixo em direção à extremidade de fundo oposta é, de preferência, uma direção vertical para baixo.

No entanto, também é possível selecionar uma direção para baixo que não é exatamente vertical, por exemplo, para o movimento de péletes de polímero através da primeira saída de polímero.

Em algumas modalidades, o fluxo de gás de secagem é direcionado para baixo ao longo de uma passagem helicoidal.

Foi constatado que o processo de secagem é particularmente eficaz nesse caso.

Preferencialmente, a porção da terceira mistura de gases se refere a 1 a 90% da quantidade de segunda mistura de gases, de preferência, 10 a 80%, em particular 20 a 60%. A presente invenção também fornece um processo para fabricar péletes LDPE em uma usina industrial, sendo que a usina industrial compreende um reator para reações de polimerizações, uma extrusora e a instalação conforme descrito acima.

Dessa forma, a dita instalação também tem um secador com uma primeira câmara que compreende uma extremidade superior e uma inferior com uma primeira entrada de polímero, uma primeira saída de polímero acima da entrada de polímero, uma primeira entrada de gás na extremidade superior uma primeira saída de gás a abaixo da primeira entrada de gás e um agitador mecânico.

O dito processo compreende as etapas de a) polimerizar etileno no reator a uma temperatura de 140 a 320 °C e uma pressão de 1.400 a 3.200 bar, b) separar polímero e etileno e reciclar etileno não reagido, c) extrusar o polímero para obter um LDPE homogeneizado fundido, d) peletizar o LDPE fundido para obter péletes molhados LDPE com uso de um cortador de péletes subaquático, e e) secar e desgaseificar os ditos péletes molhados LDPE com uso de um método de acordo com uma ou várias dentre as modalidades de métodos de secagem acima discutidas.

Foi constatado que o processo de fabricação de péletes de polietileno de baixa densidade (péletes LDPE) é particularmente eficaz em combinação com o método de secagem acima mencionado.

A Figura 1 mostra a modalidade preferencial do secador (1) para a secagem de péletes de polímero.

O secador (1) tem uma primeira câmara (2) com uma extremidade superior (3) e uma extremidade inferior (4) que compreende uma primeira entrada de polímero (5), uma primeira saída de polímero (12) acima da entrada de polímero (5), uma primeira entrada de gás (7) na extremidade superior (3), uma primeira saída de gás (8) para gás molhado (106) abaixo da primeira entrada de gás (7) e um agitador mecânico (9). A primeira entrada de gás (7) é disposta em uma parte superior (10) do secador (1) e concebida para receber uma primeira mistura de gases (104). A dita primeira mistura de gases (104) provoca um fluxo de gás de secagem (100) dentro da primeira câmara (2). O secador (1) é projetado para receber péletes de polímero molhado ou uma suspensão de péletes em um líquido como a água

(105). Os péletes são libertados de aglomerados e/ou partículas maiores em uma câmara (21). Os ditos aglomerados e/ou as ditas partículas maiores saem por um orifício de saída (20) em direção a uma unidade de resíduos (22), enquanto os aglomerados caem através de um crivo de separação e um orifício (23) em direção a uma calha (24) para inserir os aglomerados de polímero através do primeiro orifício de entrada do polímero (5). Ao fornecer ao secador (1) uma suspensão de péletes em um líquido (105), os péletes e o líquido são separados e um fluxo de líquido (6) sai do secador (1) no fundo.

Ao utilizar essa instalação, o fluxo de gás de secagem (100) que compreende uma primeira mistura de gases é conduzido através da primeira entrada de gás (7) para a primeira câmara (2). Através da primeira entrada de polímero (5), são introduzidos péletes de polímero molhado na primeira câmara (2). Quando o agitador mecânico (9) gira, os péletes são transportados para cima até à primeira saída do polímero (12). Durante esse transporte, o líquido é removido por uma força centrífuga causada pelo agitador mecânico (9). Além disso, os péletes de polímero molhado são secos em uma contracorrente fornecida pelo fluxo de gás de secagem (100). A primeira saída de polímero (12) conduz a um duto que transporta o polímero seco (113) para o armazém de desgaseificação (112, não mostrado). A Figura 2 mostra uma vista esquemática de uma primeira modalidade da secagem método para péletes.

O secador (1) é discutido em conjunto com a Figura 1 em detalhes.

O método compreende as etapas de guiar um fluxo de gás de secagem (não mostrado) de uma primeira mistura de gases (104) para a primeira câmara do secador (1). Os péletes de polímero molhado ou uma suspensão de péletes de polímero em um líquido (105) são transportados para o dito secador (1). O gás de secagem se torna molhado e o gás molhado resultante (106) sai do secador (1). O mesmo é encaminhado para um separador de ciclone (107) em que são removidos os péletes residuais, partículas e gotículas.

O gás é sugado da primeira câmara com uso de um ventilador de sucção (108). Em seguida, é aquecido com uso de uma segunda unidade de aquecimento (109), que é um aquecedor operado a vapor, antes de ser transportado para uma unidade de tratamento de gases residuais, de preferência uma instalação de oxidação térmica regenerativa.

O polímero seco (113) é transportado através de uma segunda entrada de polímero para a segunda câmara (112) de um armazém de desgaseificação, que é conectado a uma alimentação de uma segunda mistura de gases (101). O polímero seco e desgaseificado (110) sai do armazém de desgaseificação através de uma segunda saída de polímero.

Uma terceira mistura de gases (102) é obtida pela adição de hidrocarbonetos do processo de desgaseificação à segunda mistura de gases (101). Uma parte da terceira mistura de gases (102) é aquecida em uma primeira unidade de aquecimento que é um aquecedor operado a vapor (103) e forma a primeira mistura de gases (104), isto é, nessa modalidade, não há diferença entre a primeira mistura de gases (104) e a parte da terceira mistura de gases (102). A outra porção da terceira mistura de gases (não mostrada) que não é usada como primeira mistura de gases pode ser transportada para uma unidade de tratamento de gases residuais, de preferência um oxidador térmico regenerativo.

A Figura 3 mostra uma encarnação alternativa do método de secagem de péletes, em que o secador da Figura 1 também pode ser usado.

O método compreende as etapas de guiar um fluxo de gás de secagem (não mostrado) de uma primeira mistura de gases (104) para a primeira câmara do secador (1). Os péletes de polímero molhado (105) são secos no dito secador (1). O gás de secagem se torna molhado e o gás molhado (106) sai do secador (1). O mesmo é encaminhado para um separador de ciclone (107) em que são removidos os péletes residuais, partículas e gotículas.

O polímero seco (113) é transportado através de uma segunda entrada de polímero para a segunda câmara (112) de um armazém de desgaseificação, que é conectado a uma alimentação de uma segunda mistura de gases (101). O polímero seco e desgaseificado (110) sai o armazém de desgaseificação através de uma segunda saída de polímero e uma parte da terceira mistura de gases (111) é encaminhada para a primeira câmara.

A modalidade da Figura 3 difere da modalidade da Figura 2 na medida em que a terceira mistura de gases (102) não é idêntica à primeira mistura de gases (104). Em vez disso, é fornecida uma alimentação externa de gás (111) à qual se adiciona a dita porção da terceira mistura de gases (102), resultando assim a combinação das ditas misturas na primeira mistura de gases (104) que é guiada para a primeira câmara.

Nessa modalidade, a porção da terceira mistura de gases (102) tem um teor de hidrocarbonetos superior ao da primeira mistura de gases (104). A porção da terceira mistura de gases que não é usada pode ser transportada para uma unidade de tratamento de gases residuais, de preferência um oxidador térmico regenerativo.

A Figura 4 mostra uma vista esquemática do processo para fabricar péletes de LDPE em uma usina industrial, a usina industrial que compreende um reator para reações de polimerização, uma extrusora e uma instalação, em que a instalação tem um secador e um armazém de desgaseificação conforme descrito acima.

Em uma primeira fase (201)

o etileno é polimerizado no reator a uma temperatura de 140 a 320 °C e a uma pressão de 1.400 a 3.200 bar.

Posteriormente, os polímeros obtidos são transferidos (202) para uma unidade de separação (203) e o etileno e o polímero são separados nessa unidade de separação (203). Normalmente não é possível uma separação completa e, dessa forma, permanecem alguns gases de hidrocarbonetos.

Os polímeros desgaseificados são transportados (204) para uma extrusora (205) para obterem extrudados de LDPE.

Esses extrudados são transportados (206) para uma peletizadora (207). Posteriormente, os péletes molhados são transportados (208) para o secador (209), por exemplo, o secador da Figura 1, e posteriormente transportados (210) para a unidade de desgaseificação (211). A Figura 5 mostra uma perspectiva de uma encarnação do agitador mecânico (9). O dito agitador tem uma pluralidade de lâminas de elevação de rotor idênticas (9') que transportam péletes para cima.

As ditas lâminas de elevação de rotor estão dispostas em torno de uma haste central (9''). Outras modalidades são possíveis quando a haste é segmentada em várias partes.

A velocidade de rotação e o formato das lâminas de elevação de rotor movem os péletes para cima dentro da primeira câmara, em uma passagem helicoidal.

Os recursos da invenção revelados na descrição acima, as reivindicações e os desenhos podem ser essenciais, tanto individualmente como em qualquer combinação, para implementar a invenção em suas várias modalidades.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para a preparação de péletes de polímero seco que tem um teor reduzido de hidrocarboneto em uma instalação, sendo que a instalação tem um secador com uma primeira câmara que compreende uma extremidade superior e uma inferior que compreendem uma primeira entrada de polímero, uma primeira saída de polímero acima da entrada de polímero, uma primeira entrada de gás na extremidade superior uma primeira saída de gás a abaixo da primeira entrada de gás e um agitador mecânico, em que a instalação tem ainda um armazém de desgaseificação com uma segunda câmara que compreende uma segunda entrada de polímero, uma segunda saída de polímero, uma segunda entrada de gás e uma segunda saída de gás, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas i) guiar um fluxo de gás de secagem que compreende uma primeira mistura de gases através da primeira entrada de gás na primeira câmara, ii) inserir péletes de polímero molhado através da primeira entrada de polímero na primeira câmara, iii) secar os péletes de polímero molhado em uma contracorrente fornecida pelo fluxo de gás de secagem e usando-se o agitador mecânico, iv) transferir os péletes de polímero seco através da primeira saída de polímero e da segunda entrada de polímero na segunda câmara, v) guiar uma segunda mistura de gases através da segunda entrada de gás na segunda câmara, vi) desgaseificar os péletes de polímero seco com uso do segundo fluxo de gás e transformar, assim, a segunda mistura de gases em uma terceira mistura de gases que compreende hidrocarbonetos, vii) guiar uma porção da terceira mistura de gases para a primeira câmara.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os péletes de polímero molhado inseridos na primeira câmara na etapa ii) têm uma temperatura de a partir de 20 °C a 80 °C e a segunda mistura de gases guiada para a segunda câmara na etapa v) tem uma temperatura de a partir de 20 °C a 80 °C.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que péletes de polímero seco que têm um teor reduzido de hidrocarboneto são extraídos da segunda câmara através da segunda saída de polímero e os péletes de polímero seco extraídos através da segunda saída de polímero têm uma temperatura que é de 0,1 °C a 20 °C maior que a temperatura da segunda mistura de gases guiada para a segunda câmara.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a porção da terceira mistura de gases forma a primeira mistura de gases e é guiada através da primeira entrada de gás para a primeira câmara, ou em que a porção da terceira mistura de gases não forma a primeira mistura de gases, mas é adicionada ao fluxo de gás de secagem da primeira mistura de gases e é guiada através do primeiro gás para a primeira câmara, ou em que a primeira câmara compreende uma terceira entrada de gás afastada da primeira entrada de gás e a porção da terceira mistura de gases é guiada através da dita terceira entrada de gás para a primeira câmara.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os péletes de polímero são péletes de poliolefina.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os péletes de polímero são produzidos a partir de polietileno de baixa densidade.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a unidade de secagem compreende uma primeira unidade de separação que tem uma peneira de separação, em que aglomerados são removidos com uso da peneira de separação antes da inserção dos péletes de polímero molhado na primeira câmara.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a primeira unidade de separação é colocada adjacente à primeira câmara que está pelo menos parcialmente na mesma altura que a primeira saída de gás ou que a primeira saída de polímero.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o fluxo de gás de secagem se torna molhado durante o processo de secagem e a mistura de gases molhado resultante é guiada através da primeira saída de gás para uma segunda unidade de separação e através da segunda unidade de separação para pelo menos um ventilador de sucção, em que a segunda unidade de separação é um separador de ciclone, em que o dito separador de ciclone remove péletes de polímero restantes, outras partículas ou gotículas de fluido condensado, em que o pelo menos um ventilador de sucção suga o gás molhado da primeira câmara e de qualquer modo a segunda unidade de separação.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro e/ou terceiro fluxo de gás é aquecido antes de ser guiado para a primeira câmara com uso de uma primeira unidade de aquecimento.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a primeira unidade de aquecimento é um aquecedor operado a vapor.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os péletes molhados são transportados pela água de processo de um cortador de pélete subaquático a ser inserido na primeira câmara de acordo com a etapa ii).

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a primeira, a segunda e a terceira misturas de gás contêm predominantemente nitrogênio e/ou oxigênio.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a primeira entrada de gás está disposta centralmente na extremidade superior de modo que o fluxo de gás de secagem seja direcionado em direção à extremidade de fundo oposta.

15. Processo para fabricar péletes LDPE em uma usina industrial, em que a usina industrial compreende um reator para reações de polimerizações, uma extrusora e uma instalação, em que a instalação tem um secador com uma primeira câmara que compreende uma extremidade superior e uma inferior que compreendem uma primeira entrada de polímero, uma primeira saída de polímero acima da entrada de polímero, uma primeira entrada de gás na extremidade superior uma primeira saída de gás a abaixo da primeira entrada de gás e um agitador mecânico, em que a instalação tem ainda um armazém de desgaseificação com uma segunda câmara que compreende uma segunda entrada de polímero, uma segunda saída de polímero, uma segunda entrada de gás e uma segunda saída de gás,

sendo que o processo é caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de a) polimerizar etileno no reator a uma temperatura de 140 a 320 °C e uma pressão de 1.400 a 3.200 bar, b) separar polímero e etileno e reciclar etileno não reagido, c) extrusar o polímero para obter um LDPE homogeneizado fundido, d) peletizar o LDPE fundido para obter péletes molhados LDPE com uso de um cortador de péletes subaquático, e e) secar e desgaseificar os ditos péletes molhados LDPE com uso de um método, de acordo com qualquer uma das